Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Xây dựng sơ đồ cấu trúc trạng thái động của hệ thống kín với phản hồi âm tốc độ và âm dòng điện.

Xây dựng sơ đồ cấu trúc trạng thái động của hệ thống kín với phản hồi âm tốc độ và âm dòng điện.

Tải bản đầy đủ - 0trang

Khảo sát chế độ động của hệ thống



4.1.



Sơ đồ cấu trúc của hệ thống khi chưa hiệu chỉnh.

w5

Ucđ

(-)



(-)



(-)



w2



w4



w6



w7



Hình 5-5: Sơ đồ cấu trúc của hệ thống khi chưa hiệu chỉnh

Trong đó: Ucđ là tín hiệu đặt điện áp tốc độ(điện áp chủ đạo).

- Hàm truyền của mạch khuếch đại trung gian: w1 = wy = Ky/Tf.p + 1

Trong đó: Ky, Tf là hệ số khuếch đại của mạch và hằng số thời gian của các bộ

phân lọc.



- Hàm truyền của bộ biến đổi: w2 = wП =



Trong đó: +Kcl = KП =



là hệ số khuếch đại của chỉnh lưu.



+ Tv0 là hằng số thời gian ; T ov =



trong đó m và ω là các pha chỉnh lưu và tần



số góc của nguồn điện.



- Hàm truyền của các khâu quán tính điện từ: w3 = wδ1(p) =



- Hàm truyền của các khâu quán tính cơ: w4 = wδ2(p) =



- Hàm truyền của các khâu nhiễu sức điện động của động cơ: w5 =



75



Ta có:



wγ =



w 3 .w 4



=

2

1 + w 3 .w 4 .w 5 TM Tu p + TM p + 1



Trong đó: + Rư, Lư là điện trở, điện cảm mạch phần ứng động cơ.

+ Tư là hằng số thời gian của mạch phần ứng: Tư = Lư/Rư.

+ TM là hằng số thời gian cơ học:

+ KD là hệ số khuếch đại của động cơ.

- Hàm truyền của khâu phản hồi âm dòng có ngắt:

w6 = wI = KI/Tip + 1

Trong đó: + Ti là hằng số thời gian của mạch lọc trong xen xơ dòng điện.

+ KI = 0,102

- Hàm truyền của khâu phản hồi âm tốc độ:

w7 = wω = Kω /Tω p + 1.

Xây dựng hàm truyền của hệ thống



4.2.



Để xây dựng hàm truyền của hệ thống ta biến đổi tương đương sơ đồ cấu trúc

của hệ thống.

Chuyển sang sơ đồ tương đương



Ta có hàm truyền



76



wtd1 =



w3 .w4

1 + w3 .w4 .w5



Chuyển sang sơ đồ tương đương



Ta có hàm truyền



wtd 2 =



w2 .wtd 1

1 + wtd 1 .w2 .w6 .



1

w4



=



w2 .w3 .w4

1 + w3 .w 4 .w5 + w2 .w3 .w6



Chuyển sang sơ đồ tương đương



Ta có hàm truyền hệ thống:



wtd 3 = wht =



wht =





wht =



wht =







w1 .wtd 2

1 + w1 .wtd 2 .w7



w1 .w2 .w3 .w4

1 + w3 .w4 .w5 + w2 .w3 .w6 + w2 .w3 .w4 .w7

w y .wπ .wδ 1 .wδ 2



1 + wδi .wδi .



1

+ wπ .wδi .wI + w y .wπ .wδi .wδ 2 .wω



K y .K π .K δ



(Tvo p + 1)(Tu p + 1)TM p + (Tvo p + 1) +



77



K π .K I .TM p

+ K y .K π .K δ .γ

Ru



wht =





K

Tu .TM .Tvo p 3 + (Tu .TM + TvoTM ). p 2 + (



Thay các giá trị như: KI=0,45s; Ru=0,3



;



K π .K I .TM

+ TM + Tvo ). p + 1 + γ .K

Ru



; K= 6595,5; Tvo



; TM = 2,7s; Tu = 0,032s



Wht =

PHẦN VI : XÉT TÍNH ỔN ĐỊNH VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG

I. XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH TĨNH



Theo cách xây dựng ở trên thì họ đặc tính cơ của hệ kín có hai đoạn. Đoạn thứ

nhất là đoạn làm việc ở chế độ ổn định tốc độ với khâu phản hồi tốc độ được bắt đầu

từ điểm không tải lý tưởng cho đến điểm ngắt dòng và đoạn thứ hai là đoạn làm việc ở

chế độ khởi động hoặc hãm hay có thể q tải ứng với dòng phần ứng lớn hơn dòng

ngắt Ing = 1,5.Iđm đến điểm ngắn mạch Inm, đoạn này làm việc với khâu phản hồi âm

dòng có ngắt. Q trình gia cơng chi tiết chỉ thực hiện ở hành trình thuận nên ta chỉ

xây dựng đặc tính cơ ở hành trình thuận.

1. Đặc tính cao nhất



Đặc tính cơ cao nhất là đặc tính ứng với tốc độ làm việc ổn định ở tốc độ định

mức n = nđm .





Đoạn thứ nhất là đoạn làm việc ổn định với khâu phản hồi âm tốc độ nên ta có

phương trình cơ điện:



n=

-



Điện áp đặt ứng với chế độ làm việc ở đặc tính cao nhất Uđmax :



78



Điện áp đặt được tính ở tốc độ định mức với chế độ làm việc ổn định, từ phương

trình (iii) ta rút ra được:



Uđmax=

Thay n = nđm = 1000 (vg/ph) ta tính được điện áp đặt lớn nhất:



Uđmax =

-



= 10,2 ( V )



Tại điểm không tải lý tưởng n = n0max ứng với dòng phần ứng Iư = 0



Thay vào (iii) ta được: nomax =



= 1004(vg/ph)



-



Điểm làm việc ổn định là điểm (Iđm ; nđm) = (191 ; 1000)



-



Tại điểm ngắt dòng ứng với Iư = Ing = 1,5.Iđm = 286,5 A thì tốc độ là nngmax



nngmax=



= 998(vg/ph)



Đoạn thứ hai là đoạn làm việc ứng với khâu phản hồi âm dòng điện còn khâu

phản hồi tốc độ làm việc ở chế độ bão hòa.

Với hệ thống này ta chọn tốc độ tại thời điểm khâu ngắt bắt đầu tác động cũng là

tốc độ mà tại đó khâu phản hồi âm tốc độ đạt giá trị bão hòa nbhmax = nngmax.

Lúc đó ta có: Utg = Uđmax - γnbhmax = 10,2 – 0,01.1004 = 0,16 (V)

Ta chọn Ubh = 8 V khi đó ta tính được hệ ố khuếch đại tốc độ:



Kω =



=



= 75 → KI =



= 2.05



Từ phương trình (1) và (2) ta rút ra được phương trình đặc tính khi làm việc với

phản hồi âm dòng có ngắt:

n = KĐC.{KBĐ.KI [(Ubh – (Iư - Ing)β] - IưRưΣ}



(*)



Tại điểm khởi động ta có n = 0 ứng với dòng ngắn mạch ở đặc tính cao nhất là

Inm, thay vào (*) ta tính được dòng khởi động:



79



Inm =



=



Vậy bội số dòng khởi động



= 234(A)



= Inm /Iđm = 234 /191 = 1,1 < 2,5 do đó hệ số này



chấp nhận được để động cơ khởi động anh toàn.

Đoạn thứ hai này đi qua hai điểm là điểm ngắt (1,5I đm ; nngmax) và điểm khởi động

(1,1.Iđm ; 0).

2. Đặc tính cao nhất



Ở đặc tính cơ thấp nhất thì động cơ làm việc với sai số tốc độ là lớn nhất, tốc độ

làm việc ứng với dòng định mức là nmin = nđm /10 = 1000/ 10 = 100 (vg/ph)

Điện áp đặt khi động cơ làm việc ở tốc độ nhỏ nhất



Uđmin =



= 1,07 ( V )



Tốc độ không tải lý tưởng n0min:



nomin =

-



= 104 (vg/ph)



Tại điểm ngắt dòng ứng với Iư = Ing = 1,5.Iđm = 6,2 A thì tốc độ là nngmin



nngmin =



-



= 99,7 (vg/ph)



Dòng ngắn mạch ứng với đường đặc tính cơ thấp nhất:

Ta cũng chọn tốc độ lúc khâu phản hồi dòng bắt đầu rơi vào trạng thái bão hòa là

lúc khâu phản hồi âm dòng có ngắt bắt đầu tác động

nbhmin = nngmin = 99, 7vg/ph

Do điện áp bão hòa của KĐTT không đổi, đồng thời hệ số khuếch đại K I cũng

n(vg/ph)

không đổi nên điểm

ngắn mạch của họ đặc tính cơ đều xuất phát từ một điểm là

(2,26.Iđm ; 0).



1004

Đặc tính cơ của hệ kín được thể hiện trên hình 6.1

1000

998



104

100

97

0



80



I dm



1.5I dm



2.2Idm



I



Hình 6.1 Đặc tính cơ của hệ kín

3. Kiểm tra chất lượng tĩnh

Độ sai lệch tốc độ lớn nhất ứng với đặc tính cơ thấp nhất:



S% =



=



.100% = 4 %



Ta thấy s% < 5% nên hệ thống kín đảm bảo chất luợng tĩnh.



II.



XÉT TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA HỆ THỐNG

Trong quá trình làm việc của hệ thống truyền động điện tự động, do nhiễu loạn



hoặc do nhiều nguyên nhân khác nhau mà hệ thống có thể mất ổn định. Tính ổn định

của hệ thống là tính mà hệ thống có thể trở lại trạng thái ban đầu khi nhiễu loạn mất đi

sau một khoảng thời gian nào đó, hoặc khả năng xác lập trạng thái ổn định mới khi sai

lệch đầu vào thay đổi.

Một hệ thống được gọi là ổn định nếu quá trình quá độ tắt dần theo thời gian.

Để khảo sát hệ thống, ta thành lập sơ đồ cấu trúc của hệ thống và sau đó xây dựng

hàm truyền của hệ thống và sử dụng các tiêu chuẩn xét ổn định để xem hệ thống đó có

ổn định hay khơng. Còn nếu như hệ thống chưa ổn định thì phải hiệu chỉnh để nhằm

nâng cao chất lượng của hệ thống.

1. Tiêu chuẩn ổn định đại số



a. Điều kiện cần để hệ thống ổn định:

Xét một hệ thống điều khiển tự động có phương trình đặc tính tổng quát sau:

N(P)=anpn+....+a1p+a0 = 0

Vậy điều kiện cần để một hệ thống điều khiển tự động tuyến tính ổn định là tất

cả các hệ số của phương trình đặc tính dương.

81



Có nhiều tiêu chuẩn để xét tính ổn định của hệ thống, nhưng trong nội dung đồ

án này chúng ta xét tính ổn định của hệ thống theo tiêu chuẩn ổn định Hurwitz.



b. Tiêu chuẩn ổn định Hurwitz

Phát biểu: Điều kiện cần và đủ để hệ thống tuyến tính ổn định là các hệ số an

và các định thức Hurwitz đều dương.

Cách thành lập định thức Hurwitz:

Định thức ∆ n có:

- n cột và n hàng.

- Đường chéo chính của



bắt đầu từ a1 liên tiếp đến an.



- Các số hạng trong cùng một cột có chỉ số tăng dần từ dưới lên trên.

- Các số hạng có chỉ số lớn hơn n hay nhỏ hơn 0 ghi 0

2. Xét tính ổn định của hệ thống



Xét tính ổn định của hệ thống có ổn định hay khơng dựa vào các tiêu chuẩn ổn

định. Từ đó ta tiến hành hiệu chỉnh để hệ thống làm việc an toàn, tin cậy đặt được các

yêu cầu mong muốn. Trong hệ thống truyền động điện phần đặc tính làm việc có đặc

tính cơ cứng nhất là dễ mất ổn định hơn cả. Do đó ta chỉ xét ổn định ở vùng này, trong

vùng này chỉ có phản hồi âm tốc độ tác dụng.

Phương trình đặc trưng của hệ thống khi chưa là:

=7,5.

có hệ số a0 = 7,5.



p3 + 0,132



+ 1,82p + 70,4



; a1 = 0,132; a2 = 1,8; a3 = 70,4



- Áp dụng tiêu chuẩn ổn định Hurwitz ta có:



82



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Xây dựng sơ đồ cấu trúc trạng thái động của hệ thống kín với phản hồi âm tốc độ và âm dòng điện.

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×